فهرست مطالب

فصلنامه نانو مواد
پیاپی 9 (بهار 1390)

  • تاریخ انتشار: 1391/03/12
  • تعداد عناوین: 8
|
  • سکینه عباسی*، فرهاد گلستانی فرد صفحات 1-9
    لایه های کامپوزیتی نانوساختار هیدروکسی آپاتیت- تیتانیا به کمک فرآیند اکسیداسیون جرقه میکرونی در الکترولیت حاوی نمک های استات کلسیم و بتا گلیسرو فسفات با غلظت های متفاوت و تحت زمان های متفاوت ایجاد شدند. تاثیر این دو پارامتر متغیر بر روی ریزساختار، زبری سطح، ساختار فازی و ترکیب شیمیایی لایه ها بررسی گردید. مطالعه بر روی ترکیب لایه ها بر مبنای تکنیک های XRD وXPS نشان داد که آنها شامل فازهای هیدروکسی آپاتیت، آناتاز، تیتانات کلسیم و آلفا تری کلسیم فسفات هستند. مشاهده شد که درصد نسبی هیدروکسی آپاتیت، در غلظت الکترولیت کم تحت زمان های رشد پایین، اما در غلظت الکترولیت زیاد تحت زمان های رشد متوسط به بیشترین مقدار خود می رسد. طبق مشاهدات SEM وAFMلایه هایی با ریزساختار متخلخل و سطحی زبر بدست آمد که اندازه تخلخل های آنها با زمان افزایش یافت. بیشترین میزان زبری مربوط به لایه های رشد یافته در غلظت الکترولیت بیشتر و زمان فرآیند متوسط بود که این لایه ها بهترین خواص فیزیکی و شیمیایی را جهت کاربرد به عنوان بایوپوشش ها ارائه می دهند. بر اساس الگوی XRD، اندازه کریستالی هیدروکسی آپاتیت برای همه لایه ها کمتر از 100 نانومتر تعیین شد و برای لایه های رشد یافته در غلظت الکترولیت بیشتر، اعداد بزرگ تری بدست داد.
    کلیدواژگان: اکسیداسیون جرقه میکرونی، هیدروکسی آپاتیت، غلظت الکترولیت، زمان رشد، نانومتخلخل
  • بهارک بهداروند دهکردی*، بیژن افتخاری یکتا، علی نعمتی صفحات 10-19
    لعاب شیشه- سرامیک دندانی فلوروکاناسیتی در سیستم SiO2-K2O-Na2O-CaO-CaF2-B2O3 برای اولین بار تهیه شده و با افزودن P2O5 با مقادیر 6 و 3 درصد وزنی و Li2O با مقادیر 5/0 و 1 درصد وزنی، به ترکیب پایه سعی در کاهش دمای پخت و بهبود مقاومت شیمیایی آن شد. مواد اولیه در کوره الکتریکی در دمای °C 1450 به مدت 2 ساعت در بیشینه دما ذوب و مذاب حاصل در آب مقطر سریع سرد شد. فریت های حاصل پس از آسیاب و خشک شدن، به روش پرس تک محوره به قرص هایی به قطر mm10 و ارتفاع mm 5 شکل دهی شدند. پخت لعاب ها در 4 دمای متفاوت انجام شد. فازهای نهایی در دمای بهینه پخت، توسط XRD شناسایی شد. مقاومت شیمیایی نمونه ها پس از پخت، با توجه به میزان کاهش وزن آنها محاسبه شد. مورفولوژی بلورها توسط SEM و آنالیز عنصری آنها توسط EDX بررسی شد. در بین ترکیبات، افزودن 5/0 درصد وزنی اکسید لیتیم به همراه 3 درصد وزنی اکسید فسفر، موجب افزایش مقاومت شیمیایی و کاهش دمای پخت لعاب به دمای °C 930 شد. طبق استاندارد دندانی (ISO 6872)، از این لعاب می توان به عنوان لایه مات بر روی زیرپایه های دندانی استفاده کرد.
    کلیدواژگان: نانوفلوروآپاتیت، فلوروکاناسیت، لعاب دندانی، مقاومت شیمیایی
  • داود قهرمانی*، تورج عبادزاده، هادی برزگر بفرویی صفحات 20-25
    در تحقیق حاضر، تهیه کامپوزیت آلومینا- مولایت در شرایط دمایی و زمانی بهینه، با استفاده از نانوآلومینا مورد بررسی قرار گرفت. با اضافه کردن نانوآلومینا در مقایسه با آلومینای میکرونی به کامپوزیت های آلومینا- مولایت استحکام مکانیکی و شوک پذیری حرارتی افزایش یافت. همچنین با افزایش آلومینای میکرونی به بدنه های آلومینا- مولایتی ضریب انبساط حرارتی بدنه افزایش ولی با افزایش نانوآلومینا ضریب انبساط حرارتی کاهش پیدا کرد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز کیفی نقطه ای نشان داد که با افزایش نانوآلومینا مقدار فاز مولایت افزایش یافت که باعث بهبود شوک پذیری حرارتی و در نتیجه استحکام بعد از شوک حرارتی شد. با افزایش آلومینای میکرونی به کامپوزیت های آلومینا- مولایت، درصد تخلخل و درصد جذب آب افزایش و دانسیته کاهش یافت در حالیکه با افزایش نانوآلومینا درصد تخلخل باز و درصد جذب آب کاهش و دانسیته افزایش یافت.
    کلیدواژگان: مولایت، نانوپودر آلومینا، شوک پذیری حرارتی، ضریب انبساط حرارتی، استحکام
  • سعید فارابی خانقاهی*، شهریار شرفی صفحات 26-32
    در این تحقیق، آلیاژ (Fe-35%Co)100-xCrx=10 به روش آلیاژسازی مکانیکی تولید شده است. هدف استفاده از این درصد آلیاژی )آلیاژ (Fe-35%Co به خاطر بالاترین مغناطش اشباعی است که این آلیاژ در بین تمام آلیاژها دارد. میزان کروم اضافه شده 10% اتمی می باشد. بدین منظور مخلوط پودرهای آهن، کبالت و کروم در یک آسیاب گلوله سیاره ای با سرعت های 300 و400 دور بر دقیقه و در زمان های 75/0، 75/1، 3، 10 و 20 ساعت برای سرعت 400 دور بر دقیقه و 1، 15، 32، 60 و 90 ساعت برای سرعت 300 دور بر دقیقه آسیاب شدند و از عامل کنترل فرآیند (Process Control Agent) متفاوت برای هر یک از سرعت ها استفاده شد و تاثیر سرعت و PCAبر جوش خوردن پودرها به محفظه مورد بررسی قرار گرفته است. پودرهای حاصل در زمان های مختلف آلیاژسازی توسط روش پراش اشعه ایکس (XRD)و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد ارزیابی قرار گرفت. ساختار کریستالی با افزایش زمان آسیاکاری ریزتر شده و به حد نانومتری می رسد.
    کلیدواژگان: آلیاژسازی مکانیکی، نانوساختار، سرعت آسیاکاری، عامل کنترل فرآیند
  • ساسان قشقایی*، احسان مرزبان راد، بابک رئیسی، نادی شجاعی صفحات 33-39
    در پژوهش حاضر، از اعمال میدان الکتریکی غیریکنواخت به عنوان روشی ساده و کم هزینه جهت انتقال و جابجایی نانوذرات سرامیکی با هدف ساخت حسگر گاز استفاده گردید. بدین منظور، لایه نشانی الکتروفورتیک نانوذرات اکسید روی بر روی الکترودهای هم صفحه از جنس طلا در ولتاژ V 35 و زمان min15 در محیط استون خالص به منظور دستیابی به لایه ای بدون ترک به انجام رسید. تصاویر بدست آمده از میکروسکوپ نوری (OM) و الکترونی روبشی (SEM) نشان می دهد که در فرکانس Hz1، لایه تشکیل شده در فضای بین دو الکترود دارای ترک می باشد. با افزایش فرکانس بهHz 100 و kHz 1 به دلیل تغییر مکانیزم نشست، از حضور ذرات در فضای بین دو الکترود کاسته شده تا در kHz 10، با توجه بوجود نیروی دی الکتروفورس به عنوان نیروی غالب وارد بر گشتاور دو قطبی ذرات معلق، ذرات با قرار گرفتن در امتداد خطوط میدان الکتریکی فاصله بین دو الکترود را با تشکیل زنجیره به طور کامل پل زده و لایه ای عاری از ترک تشکیل دهند. نتایج آزمون حسگری گاز CO بر روی حسگر ساخته شده در فرکانس بهینه نشانگر پاسخی روشن، پایدار و تکرارپذیر در محدوده دمایی 400 تا °C 500 است.
    کلیدواژگان: میدان الکتریکی غیریکنواخت، سنسور گازی، منواکسید کربن، نانوذرات اکسید روی
  • سنتز نانوذرات کلسیم تیتانات به روش MASHS
    صاحبعلی منافی*، مجتبی جعفریان صفحات 40-48
    در این پژوهش، نانوذرات کلسیم تیتانات به روش MASHS با مورفولوژی کروی و کمترین میزان آگلومراسیون سنتز شد. بررسی فازی، مورفولوژی و اندازه ذرات پودر کلسیم تیتانات حاصل، به ترتیب بوسیله آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز زتاسایزر (Zetasizer) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آنالیز پراش پرتو ایکس تایید کننده تشکیل فاز کلسیم تیتانات با بلورینگی بالا بعد از عملیات حرارتی می باشد. همچنین پراکندگی یکنواخت و مورفولوژی کروی پودر، در تصاویر SEM به خوبی قابل مشاهده است. نتایج نشان داد که پس از 70 ساعت آسیاکاری مواد اولیه با نسبت وزنی گلوله به پودر 70 به 1 و عملیات حرارتی در دمای °C 500 به مدت 1 ساعت، به جهت کاهش آگلومراسیون، عیوب تشکیل شده در حین فرآیند آسیاکاری، بهبود مورفولوژی و کاهش کرنش شبکه، نانوذرات کلسیم تیتانات با متوسط اندازه دانه nm 35 و میزان کرنش 002/0 درصد سنتز خواهد شد.
    کلیدواژگان: کلسیم تیتانات، نانوذرات، MASHS، پروسکایت، ABO3
  • حسن احمدیان باغبادرانی*، شهریار شرفی صفحات 49-57
    در این تحقیق، آلیاژ نانوساختار آهن–کبالت- نیکل به روش آلیاژسازی مکانیکی در زمان های مختلف آسیاکاری تولید شد. مورفولوژی ذرات پودر و خواص میکروساختاری نمونه ها به ترتیب توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش پرتو ایکس بررسی شد. خواص مغناطیسی نمونه ها نیز توسط مغناطیس سنج ارتعاشی تعیین شد. آلیاژ Fe45Co45Ni10 با اندازه متوسط دانه 15 نانومتر، بعد از 10 ساعت آسیاکاری بدست آمد و با افزایش زمان آسیاکاری اندازه دانه کاهش یافت. کمترین مقدار پارامتر شبکه (nm 28512/0 ~) بعد از 20 ساعت آسیاکاری، به علت تشکیل عیوب نامنظم سه تایی بدست آمد. افزایش پارامتر شبکه (20 تا 35 ساعت) به کاهش اندازه دانه مربوط شد. نیروی مغناطیس زدا (Hc) بعد از 2 ساعت آسیاکاری از 67 تا Oe 32، به دلیل اثر دانه های ریز (مدل ناهمسانگردی تصادفی) کاهش یافت، سپس با ورود نیکل و کبالت به ساختار آهن تا زمان 35 ساعت آسیاکاری به تدریج افزایش یافت. مغناطش اشباع نیز به علت تکمیل فرآیند آلیاژسازی از 85 تاAm2/kg 185 افزایش یافت.
    کلیدواژگان: آلیاژسازی مکانیکی، مواد نانوساختار، ریزساختار، خواص مغناطیسی
  • حامد ناصرزشکی*، حمیدرضا رضایی، جعفر جوادپور صفحات 58-64
    در این تحقیق، پودر نانوکامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت- نقره حاوی 0، 4 و 8 درصد وزنی نقره به روش سل-ژل سنتز شد. به منظور بررسی فازهای تشکیل شده، پایداری حرارتی، ریزساختار، توزیع اندازه ذرات و توزیع عناصر در نانوکامپوزیت های سنتز شده از آزمون های پراش پرتو X (XRD)، طیف سنجی مادون قرمز (FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آزمون تفرق دینامیکی نور (DLS) و نقشه توزیع عناصر (EDS mapping) استفاده شد. نتایج نشان داد که حضور نقره به عنوان فاز تقویت کننده باعث کاهش پایداری حرارتی فاز هیدروکسی آپاتیت شده و میزان تجزیه آن به فاز بتا تری کلسیم فسفات را افزایش می دهد. آنالیزهای ریزساختاری نیز نشان می دهد که توزیع نقره در زمینه تا 4 درصد وزنی یکنواخت بوده و اندازه ذرات در ابعاد نانومتر می باشند.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، هیدروکسی آپاتیت، نقره، سل، ژل، پایداری حرارتی
|
  • S. Abbasi*, F. Golestani, Fard Pages 1-9
    In the present work, TiO2/HAp nano-porous composite layers have been made by micro arc oxidation process in the electrolyte containing calcium acetate salts and β-glycerol phosphate with different concentrations and in various periods. Then the effects of these two variable parameters on phase structure, chemical composition, microstructures, and surface roughness of layers have been investigated. Studying the layers composition based on XRD and XPS techniques showed that they contain HAp phases, anatase, calcium titanate and α-tri-calcium phosphate. It was observed that the relative percentage of HAp reaches to its maximum amount in low levels of electrolyte concentration in small growth times but in high levels of electrolyte concentration in medium growth times. According to the observations of SEM and AFM, the layers with porous microstructures and rough surfaces were obtained whose pores sizes increased with time. Maximum amount of roughness was associated with the layers grown in higher concentrated electrolytes and medium process time, the layers presenting the best physical and chemical properties in order to be employed as bio-coatings. Based on XRD pattern, the average crystalline size of HAp was determined as
    Keywords: Micro arc oxidation, Hydroxyapatite, Electrolyte concentration, Growth time, Nanoporous
  • B. Behdarvand Dehkoordi*, B. Eftekhari, Yekta, A. Nemati Pages 10-19
    The SiO2-B2O3-CaO-K2O-Na2O-CaF2 system was considered to synthesize fluorcanasite dental glass-ceramic glaze for the first time. For this purpose, 3, 6 (wt.%) P2O5 and 0.5, 1 (wt.%) Li2O were added as additives for crystallization of nano-size fluroapatite and in order to lower the firing temperature respectively. The compositions were melted at 1450 °C for 2h in an electrical furnace then the resulting melt was quenched in water to obtain frit glass. After milling and drying the resulting frits were shaped by single–axis pressing in the form of tablets (diameter 10 mm and height 5 mm). There are four different temperatures for firing. The final phases in the optimum temperature were detected by XRD (X-ray diffraction). Chemical resistant of the samples was calculated after firing according to weight loss. Morphology of crystals by SEM and their elements analysis by EDX were studied, to add 0.5 (wt.%) Li2O and 5 (wt.%) P2O5 increase chemical resistance and reduce the glaze firing temperature to 930 °C. According to Standard Dental (ISO 6872) this glaze can be used as opaque shade on substrate of dental impact.
    Keywords: Nano-fluoroapatite, Fluorocanasite, Dental, Chemical resistances
  • D. Ghahremani*, T. Ebadzadeh, H. Barzegar, Bafrooei Pages 20-25
    In the recent years, application of alumina-mullite composites in refractory industry has gained remarkable attention due to their high strength and life duration. In the present work, preparation of alumina-mullite composite was studied in optimal temperature and time condition using alumina nanopowder. Addition of alumina nanopowder in comparison with its micrometer sized powder in alumina-mullite composites increased mechanical strength and thermal shock resistant. Also, addition of micrometer and nanometer-sized alumina powder to alumina-mullite composites increased and decreased the thermal expansion coefficient, respectively. SEM and EDS analyses showed that the addition of alumina nanopowder increased the amount of mullite phase which improved the strength and thermal shock resistant. Also, addition of micrometer-sized alumina in alumina-mullite composite increased porosity and water absorption and decreased the density. The addition of alumina nanopowder decreased the porosity while water absorption increased the density.
    Keywords: Mullite, Alumina nanopowder, Thermal shock, Thermal expansion coefficient, Strength
  • S. Farabi Khaneghahi*, S. Sharafi Pages 26-32
    In this study, Fe-Co and Fe-Co-Cr alloys produced by mechanical alloying method. This alloying percentage (Fe-35%Co alloy) is used because it has highest saturation magnetization among all alloys. Added chromium is by 10% (atomic percent). For this purpose, mixture of iron, cobalt and chromium powders were milled in planetary ball mill with speed of 300 and 400 rpm in 0.75, 1.75, 3, 10 and 20 h (for speed of 400 rpm) and 1, 15, 32, 60 and 90 h (for speed of 300 rpm). Different processes control agent is used in each speed. Effects of speed and PCA on powders cool welding to cup have been studied. Produced powders have been investigated by X-ray diffraction (XRD) method and scanning electron microscope (SEM) at different times of alloying. Crystalline structure crumbles more and more with increase milling time and is reached in nanoscale.
    Keywords: Mechanical alloying, Nanostructure, Speed of milling, Process control agent
  • S. Ghashghaie*, E. Marzbanrad, B. Raissi, N. Shojayi Pages 33-39
    In the present study, non-uniform electric fields were applied as a simple cost-effective technique to manipulate ceramic nanoparticles for the fabrication of gas sensors. For this purpose, electrophoretic deposition of ZnO nanoparticles was performed on co-planar gold electrodes at 35 V for 15 min to obtain a crack free layer. Scanning electron (SE) and optical microscopy (OM) images showed that at 1 Hz, the obtained layer would be cracked. As the frequency was increased to 100 Hz and 1 kHz, particles presence within the electrode gap was reduced due to a change in deposition mechanism. At 10 kHz, considering the dominance of dielectrophoresis force exerted on the dipole moment of suspended particles, they were aligned along the electric field lines bridging the inter-electrode gap by forming chains which hindered crack formation. The optimized PCF conditions were then employed to fabricate a CO gas sensor which showed a clear and stable response to the target gas at 400, 450 and 500 °C.
    Keywords: Non-uniform electric field, Gas sensor, CO, ZnO nanoparticles
  • Synthesis of Calcium Titanate Nanoparticles via MASHS
    S.A. Manafi*, M. Jafarian Pages 40-48
    In this research, calcium titanate nanoparticles synthesized via MASHS with spherical morphology and the lowest agglomeration. Phase development, morphology and particle size of calcium titanate were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and zetasizer analysis, respectively. X-ray diffraction analysis results confirm the formation of calcium titanate phase with high crystallinity after heat treatment. Also the uniform dispersion and spherical powder morphology, is well visible in SEM images. The results showed that after 70 h milling materials with ball to powder weight ratio of 70 to 1 and heat treatment for 1 h at a temperature 500 °C, to reduce agglomeration, defects formed during the milling process, improved morphology and reduce lattice strain, calcium titanate nanoparticles with an average grain size 35 nm and strain rate of 0.002 percent will be synthesized.
    Keywords: Calcium titanate, Nanoparticles, MASHS, Perovskite, ABO3
  • H. Ahmadian Baghbaderani*, S. Sharafi Pages 49-57
    In this study, Fe-Co-Ni nanostructured alloy was synthesized by mechanical alloying route at different milling times. Morphology and microstructure of samples were investigated by scanning electron microscope and X-ray diffraction, respectively. Magnetic properties were measured by vibrating sample magnetometer. Fe45Co45Ni10 alloy with average grain size of 15 nm, was prepared after milling for 10 h and with further milling grain size and micostrain decreased. The powders exhibited minimum amount of lattice parameter (~ 0.28512 nm) after 20 h owing to triple defect disorder formation. Subsequent increase in lattice parameter (20 to 35 h) was due to grain size refinement. Coercivity decreased from 67 to 32 Oe after 2 h of milling as a result of effect of the very fine crystallite size (random anisotropy model), and then it increased gradually due to introduction of Ni and Co into the Fe lattice. Magnetic saturation increased from 85 to 185 Am2/kg as a result of alloying completion.
    Keywords: Mechanical alloying, Nanostructured materials, Microstructure, Magnetic properties
  • H. Naser, Zoshki*, H.R. Rezaei, J. Javadpour Pages 58-64
    In this study, hydroxyapatite (HA) nanocomposite powder with 0, 4 and 8 wt.% silver were synthesized via sol-gel method. Phase formation, thermal stability, microstructure and particle size distribution were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Scanning electron microscopy (SEM), dynamic light scattering (DLS) and EDS mapping. Results showed presence of silver as a reinforcement phase caused a decrease in thermal stability of HA phase and decomposition of HA to β-TCP phase was increased. The microstructure characterization revealed that silver particles until 4 wt.% uniformly distributed in HA matrix and the particles were in nano-sized.
    Keywords: Nanocomposite, Hydroxyapatite, Silver, Sol, gel, Thermal stability